泄水闸下泄流量

5.5 冲砂闸（兼泄水闸）设计 5.5.1、冲砂闸（兼泄水闸）结构布置

泄水闸由闸底板、闸墩、闸门及启闭设备等组成。 考虑冲砂闸（兼泄水闸）的运行要求和工程管理方便，并结合地形、地质等因素，冲砂闸布置在河道右岸，左侧与橡胶坝连接。闸室选用开敞式结构。闸底板高程为186.0m ，基本平河床高程。闸室孔口形式为矩形，孔口尺寸 3.0m ×4.8m （闸墩厚 1.2m ），闸门顶高程为190.80m 。工作闸门采用平面钢闸门，汛期遇大洪水时，闸门升高。根据安装启闭机和工作人员操作要求，在闸门顶部设置工作桥，工作桥桥面高程198.65m ，在右闸墩设置爬梯。厂房地面高程与右闸墩设置一人行便桥，桥面宽1.5m 。

根据消能防冲计算结果，水闸无需设置消力池，未端设置浆砌石护底长25m, 冲砂闸（泄水闸）结构布置详见附图。

5.5.2、水力设计 一、闸孔泄流计算

橡胶坝在汛期时，电站不发电的情况下，冲砂闸开启运行时流量根据《水闸设计规范》泄水闸泄流量按下面公式计算：

2

/32H

g mBo

Q σ=

式中：σ——堰流淹没系数； m ——堰流流量系数；

H0——计入行近流速水头的堰上水深。

计算各特征水位时冲砂闸的泄水量见下表5.5.2-1。

冲砂闸泄量结果表

表5.5.2-1

二、汛期充坝运行时水闸设计流量

根据已建橡胶坝运行管理经验，当橡胶坝坝顶溢流水头小于30%的坝袋高度时，溢流对坝袋的负面影响不大，本工程从发电需要的实际出发，拟定充坝坝顶最大溢流水深为0.3m，即坝（闸）前水位为190.8+0.3=191.10m，闸前水深H0=191.1－186.0=5.10m，经计算Q=36.79m3/s,闸门开启度为4.8m。

三、消能防冲设计

a)、当泄水闸汛期流量较大时，上游水位超过191.1m 高程时，闸门全开，并且电站因泄水量较大尾水位抬高停

机，此时橡胶坝袋坍倒在底板上，由于河道面宽阔平顺，河道行洪时流态几乎与建坝前相同，无需考虑消能。

b)、橡胶坝充坝运行最大过流工况属坝顶保留0.3m 溢流深，闸门全开的情况，此时泄水闸上游水位较高，过闸单宽流量大，而闸下游水深很浅，应属消能防冲控制工况。因水闸与橡胶坝相隔较近，二者消能情况相差较大，泄水闸左右侧设置导流墙，导流墙下游末端直至水闸出口末端，以保护橡胶坝段下游河床。

消力池计算采用《水闸设计规范》公式： 1、消力池深度计算

d=σ0hc ″－hs ′－△Z hc ″= △ Z=

式中：d ——消力池深度；

σO —水跃淹没安全系数取1.05； hc ″、h c —跃后水深，收缩水深； a —水流消能校正系数，取1.0；

25

.02

13

2

)

)(

181(2

b b gh aq h

c c

-+

o

g aq

h T hc C O =+

-2

22

3

2ϕ

2

'

'22

'

2222c

gh aq s

h g aq

-

ϕ

q —过闸单宽流量；b 1、b 2—消力池首端、末端宽度； T O —由消力池底板顶面算起的总势能； △Z —出池落差：hs ′—出池河床水深。 2、消力池长度计算：

L sj =Ls+βL j L j =6.9（hc ″－hc ） 式中：L sj —消力池长度；

L S —消力池斜坡段水平投影长度； β—水跃长度校正系数，取0.8； L j —水跃长度。 3、消力池底板厚度计算：

（当有压力时） 式中：t —消力池底板厚度；

△H ′—闸孔泄水时的上、下游水位差； K 1—消力池底板计算系数，取0.15～0.20； K 2—消力池底板安全系数，K 2=1.1～1.3； V 、W ——作用在消力池底板底面的扬压力、顶面

的水重（KPa ）；

P m ——消力池底板上的脉动压力，Pm=[（V 2

C ）/2g]

×5%；

γb ——消力池底板的饱和重度（KN/m 3

）。

4、海漫长度计算：

式中：L P ——海漫长度；

'

1

H

q

K t =b

m

P w v K t γ±-=2

'

H

q Ks

L s

p =

q s ——消力池末端单宽流量； K s ——海漫长度计算系数，取10。 经计算，无需建消力池。 5、结构设计

（1）闸室稳定计算

A 、基底应力：

式中： —闸室基层应力的最大值、最小值（KPa ） ΣM —作用在闸室上的全部荷载对于基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩（KN 〃m ）；ΣM=340.823

ΣG —作用在闸室上的全部竖向荷载，KN （包括闸室基础底面上的扬压力在内）；ΣG=7399.6

A —闸室基底面的面积（m 2

）；A=14

W —闸室基础面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩（KN 〃m ）。W=34.10

经计算，运行期：P max =108.0KPa ，P min =87.18KPa 均小于[σ]=200KPa ，满足要求。

坝基底应力不均匀系数

P max η= =1.24＜[η]=2.5

P min

W

M A G P //max

min ∑±∑=max

min

P